UNIVERSITATEA “LUCIAN BLAGA” DIN SIBIU
FACULTATEA DE INGINERIE„HERMANN OBERTH”
Specializarea : ELECTROMECANICĂ
REFERATECHIPAMENTE ELECTRICE
AUTO
AN UNIVERSITAR 2010-2011
1
Coordonator: Conf. dr. ing. Mihai Panu
Studenți: Codău Ciprian Cătană Sorin
Grupa: 341/3
Electronic Stability Program
Începerea producţiei de serie al programului electronic de
stabilitate ESP în Europa cu zece ani în urmă a fost o piatră de
hotar în dezvoltarea de sisteme de control de frână. Bosch a fost
un actor major în dezvoltarea de conducere a acestui sistem de
siguranţă activă şi în 1995, a devenit primul furnizor în întreaga
lume pentru ESP.
Numeroase studii recente de credit ESP cu până acum
fiind cele mai de succes sistem de siguranţă activă de automobile.
De la începerea producţiei de serie Bosch-a extins continuu,
potenţialul de ESP care acum permite integrarea unor noi
caracteristici de securitate şi comoditate.
Denumirea tehnica a sistemului este ESP, adica Electronic
Stability Program, denumire ce sugereaza destul de bine utilitatea
sa. Faptul ca cele mai multe astfel de sisteme instalate pe
autovehicule sunt fabricate de Bosch a determinat insa
popularizarea sa sub numele ESP, cel pe care producatorul de
dispozitive electronice auto l-a instituit inca din 1987, cand a
inceput sa-l dezvolte alaturi de Mercedes-Benz.
Mercedes a creat si patentat inca din 1959 un dispozitiv care
impiedica pierderea tractiunii rotilor, prin actionarea asupra
franelor sau motorului.
Si BMW a creat cam in aceeasi perioada un sistem de
control al tractiunii care avea acelasi rol. Din punctul de vedere al
echiparii modelelor de serie, putem vorbi despre o noua
similitudine, anul 1992 fiind cel in care atat Mercedes, cat si BMW
au introdus ESP-ul, ambele fiind realizate cu ajutorul companiei
2
Robert Bosch GmbH, cea care si-a inregistrat marca ESP. De
altfel, in 1995 Bosch a creat primul ESP complet, pus la dispozitia
producatorilor de autovehicule.
Derapajul - cauza accidentelor
Comisia UE a anunțat intenția de a impune folosirea
obligatorie a sistemului de stabilitate începand cu 2011, în timp ce
în SUA a fost deja adoptată o lege care prevede că includerea
ESP în dotarea-standard a tuturor autoturismelor este obligatorie
începand cu anul de fabricație 2012.
Studiile asupra accidentelor rutiere demonstrează că cel
puțin 40% din totalul celor soldate cu decese sunt cauzate de
deraparea autovehiculelor și, mai mult, aproximativ 80% din totalul
acestor accidente ar fi putut fi evitate prin utilizarea sistemului ESP
Organizatia Euro NCAP a emis chiar o recomandare
insistentă pentru achizitionarea de autoturisme echipate cu ESC,
reprezentanții acestei organizații având cifre exacte despre
eficiența sistemelor de siguranță. Corespondența din Australia,
ANCAP, chiar a anunțat că nu va mai acorda 5 stele decât
autoturismelor echipate cu ESC.
Parțiile componente ale sistemului ESP
3
Fig.1 Ledul indicator ESP pe bord. Fig.2 Buton on/off ESP. ESP este un sistem destul de inteligent, care lucrează însa
integrat cu dispozitivele electronice computerizate ce controlează
un autovehicul.
ESP-ul folosește ca surse de informații o serie de senzori
amplasați pe diferite componente dinamice ale unui vehicul. în
acest fel, în fiecare moment sunt cunoscute viteza de rotație a
fiecărei roți, direcția imprimată de volan și măsura în care
caroseria mașinii respectă întocmai această direcție.
Fig.3 Senzor unghi volan. Fig.4 Poziția senzor unghi volan
4
Fig.5 Schema senzor volan. Fig.6 Montarea senzor volan.
Fig.7 Senzor de accelerație lateral.
Fig.8 Sensor de poziție.
5
Fig.9 Combinație senzor lateral de accelerație-sensor de poziție.
Fig.10 Parțile componente ESP.
A-senzor de viteză al roțiiB-senzor pt. determinarea poziției volanuluiC-senzor pt. detectarea accelerației lateraleD- ECU;E-motor;
6
F-senzor de presiuneG-unitate hidraulică.
Fig.11 Montarea senzorilor.
7
Fig.12
Parțile componente a unui ESP premium.
Fig.13 Carcasa exterioară a unui sistem ESP .
Funcționarea sistemului ESP
8
ESP – ul asigură reglarea patinării roții, impiedică rotirea în
gol a roţilor motoare în regim de tracţiune prin frânarea selectivă a
unor roţi sau prin reducerea momentului motor furnziat.
Fig.14 Sistemul ESP pe autovehicul. ESP-ul garantează păstrarea direcţiei autovehiculului pe
şosele alunecoase şi reduce pericolul răsturnării vehiculului atunci
când, pe drumuri cu polei, soferul ia abordează curbele cu viteză
sau se angajează în manevre de schimbare a benzii, situaţii în
care şansele şoferului de a redresa maşina prin simplă frânare
sunt foarte mici.
ESP este un sistem eficient mai ales în segmentul vehiculelor de peste 3,5 tone, ajutând şoferul să menţină controlul asupra maşinii şi să evite accidentele în situaţii critice, în limitele fizice şi legale normale. În prezent, cei mai mulţi constructori au introdus ESP, opţional, pe camioanele lor. Dispozitivul angrenează un senzor pentru unghiul de viteză,
unghiul volanului, acceleraţia transversală, viteza roţilor şi
presiunea la frânare.
Sistemul ESP funcţionează prin reglarea cuplului motor şi prin
frânarea individuală automată a rotilor
9
ESP acţionează astfel: senzorii de acceleraţie transversală
montaţi în ESP măsoară distribuţia puterii la rotii şi verifică
stabilitatea la drum. În plus, sistemul înregistrează parametrii
mişcării doriţi de conducătorul auto şi parametrii mişcării reale a
vehiculului, le compară, şi dacă acestea nu sunt în concordanţă,
ESP percepe diferenţa şi transmite roţilor impulsuri de
frânare.
ESP ţine autoturismeul pe o cursa fermă: În timpul virări
(poza stanga) fată de roţi rândul său exterior ESP se aplică în mod
automat de frână la roata din spate interior.Când virajul este gata
și rotim spre dreapta pentru a evita rotirea autovehiculului ESP se
aplică pe roata dreapta fața (poza dreapta).
Fig.15 Funcționarea sistemului ESP.
ESP combină într-un singur ansamblu sistemul de frânare
anti-blocare ABS cu ESP (controlul acceleraţiei la derapare). De
25 de ori pe secundă, ESP monitorizează şi compară mişcarea
10
reală a vehiculului cu manevrele şoferului şi la primele semne de
instabilitate, atunci când şoferul roteste prea mult sau prea puţin
de volan, senzorii ESP detectează această mişcare într-o fracţiune
de secundă şi ajută la restabilirea poziţiei vehiculului prin aplicarea
selectivă a presiunii de frânare asupra uneia sau a mai multor roţi
şi prin intervenţia asupra sistemului motorului.
În prezent toate camioanele sunt dotate, opţional, cu acest
sistem.Si cei de la Mercedes folosesc acest sistem chiar pe
Mercedes Sprinter - sporind stabilitatea laterală a vehiculului.
ESP este un sistem din dotarea semiremorcilor, care
previne răsturnarea ansamblului tractor-remorcă în situaţii critice,
chiar atunci când camionul nu este echipat cu ESP. Necesitatea lui
s-a făcut simţită deoarece statisticile arată că până şi şoferii foarte
experimentaţi, care cunosc drumurile şi circulă regulamentar, pot
face accidente, mai ales când centrul de greutate al vehiculului
este situat la înălţime şi favorizează creşterea vitezei. În acest caz,
de cele mai multe ori, şoferul observă riscurile prea târziu, dar
RSP detectează la timp situaţiile periculoase şi le depăşeşte
intervenind asupra frânelor.
RSP este integrat în EBS - ul modulului de frână al
tractorului pe semiremorcă. El măsoară acceleraţia laterală cu
ajutorul senzorilor de acceleraţie integraţi şi utilizează diferiţi
parametri pentru a defini limita la care semiremorca e în pericol să
se răstoarne. Când aceasta este atinsă, RSP iniţiază frânarea
obligatorie a semiremorcii şi reduce viteza ansamblului până la un
nivel aflat sub valoarea critică. Această procedură de control
începe chiar înainte ca şoferul să-şi dea măcar seama de pericol.
Pentru a se adapta la diferite încărcături şi centre de
11
greutate, RSP recalculează limita critică de fiecare dată când se
încarcă semiremorca. El se ajustează, de asemenea, dacă
alimentarea cu tensiune este întreruptă sau vehiculul e tras pe
dreapta pentru o perioadă mai mare de timp. În primul rând, este
definită o valoare de bază folosind greutatea pe axă. Dacă
acceleraţia laterală se apropie de această valoare, presiunea de
frânare predefinită se aplică roţilor de pe partea interioară a axei,
care este mai puţin încărcată. Această presiune de testare este
echivalentă cu presiunea aplicată frânei, şi de aceea şoferul nici
nu o observă.
Dacă roata începe să se blocheze la această presiune, este
indicată o reducere semnificativă a încărcăturii, deoarece se
semnalează faptul că vehiculul este pe punctul de a se răsturna.
Sistemul iniţiază frânarea capului tractor şi astfel se
rezolvă problema. Dacă viteza roţii nu se modifică, situaţia este
definită ca lipsită de riscuri şi sistemul măreşte limita critică pentru
a repeta procedura cu o valoare mai ridicată a acceleraţiei laterale,
la următoarea curbă.
RSP funcţionează independent de camion, dar oferă o mai
mare siguranţă atunci când acesta este echipat cu ESP, ABS care
se poate suprapune peste RSP, deoarece intervine şi în sistemul
de frânare al remorcii. Pentru a preveni erorile, sistemul realizează
o analiză a valorii limită şi aplică presiunea maximă de frânare
detectată de ambele sisteme asupra cilindrilor de frânare a roţilor.
Deoarece presiunea de frânare aplicată de ESP este mai
mică decât cea aplicată de RSP, RSP utilizează mai bine
deceleraţia posibilă a remorcii, mărind siguranţa.
12
De exemplu ,motoarele de la Mercedes combinate cu o
cutie de transmisie automata (cu cinci trepte) sau mecanica (cu
sase trepte) debitează puteri cuprinse între 150 (E220 CDI) si 300
CP (E500). Pentru a putea ţine în frau atâţia ”cai”, Mercedes E-
Klasse este echipat cu performantul sistem de frânare
electrohidraulic SBC (Sensotronic Brake Control). Acesta are în
componenţa sa o unitate centrală electronică – în care sunt
înglobate şi funcţiile ABS, ESP - care este în permanentă legătura
cu senzori pentru măsurarea vitezei roţilor, acceleraţiei
transversale, unghiului de virare.
Sistemul ESP se opune patinarea roţii pe gheaţă sau pe
sol umed, prin frânarea roţii care patinează sau prin reducerea
momentului motor.
ABS şi ESR sunt doua sisteme de siguranţă si sunt
sisteme de bază a maşinilor noi.
Sistemele care acţionează asupra sistemul de frânare a
automobilului cum ar fi ABS şi ESP măresc stabilitatea
automobilului şi asigură o siguranţă mai mare în condiţii critice de
circulaţie.
Electronic Stability Control este de fapt un sistem destul de
inteligent, care lucreaza insa integrat cu dispozitivele electronice
computerizate ce controleaza un automobil.
Respectand legile ciberneticii, ESP-ul foloseste ca surse
de informatii o serie de senzori amplasati pe diferite componente
dinamice ale unui vehicul. In acest fel, in fiecare moment sunt
cunoscute viteza de rotatie a fiecarei roti, directia imprimata de
volan si masura in care caroseria masinii respecta intocmai
aceasta directie.
Pentru componenta de tractiune exista si sisteme mai
13
simple care doar impiedica una sau mai multe roti sa derapeze. Un
ESP integrat va verifica nu doar diferentele dintre viteza unghiulara
a rotilor, ci si deplasarea laterala a masinii. Timpul de raspuns este
de obicei de ordinul milisecundelor, astfel ca interventia poate fi
considerata destul de promptă. Numai pentru tractiune, actiunea
se rezuma la impiedicarea rotii/rotilor care patineaza sa se mai
invarta, astfel fiind posibil un control al directiei, similar cu ceea ce
face un ABS la franare. In cazul ESC, in clipa in care se constata
derapajul masinii, sistemul proceseaza informatiile si actioneaza
acolo unde trebuie: franele intervin pe una sau mai multe roti,
individual, pentru a corecta traiectoria, iar motorul este impiedicat
sa mai genereze cuplu, eliminandu-se astfel fortele care au
generat deplasarea.
De exemplu, daca rotile din fata incep sa derapeze in timpul
virajului, producand ceea ce numim subvirare (deplasarea catre
exteriorul curbei), ESC franeaza roata spate de pe interior, astfel
ca traiectoria se corecteaza. Daca derapeaza rotile din spate,
adica masina supravireaza (incepe sa se rasuceasca spre
interiorul curbei), ESC franeaza roata fata din exterior, ajustand
traiectoria. De fiecare data acceleratia este redusa automat pana
la atingerea scopului. Simultan, la bordul vehiculului se aprinde
intermitent becul corespunzator ESC, care avertizeaza soferul ca
sistemul se afla in plin proces de functionare. Aproape orice
vehicul dotat cu ESC permite decuplarea acestuia de la un buton,
becul-martor fiind aprins in acest caz permanent. Decuplarea ESC
este utila, de exemplu, in cazul vehiculelor 4x4 care au de depasit
un obstacol dificil, functionarea sistemului fiind de natura sa
reduca puterea motorului si sa impiedice deplasarea. Suprafetele
14
pe care poate fi observata cu usurinta interventia sistemului de
control al stabilitatii sunt asfaltul ud si zapada/gheata.
Fig.16 Functionarea sistemului ESP. In ultimii ani, toti producatorii si-au achizitionat sau creat
propriile sisteme de control al stabilitatii, denumirile acestora
diferind de la o marca la alta. Uneori si functionarea si eficienta lor
difera, insa existenta unui astfel de sistem pe masina este mult
mai importanta pentru siguranta pasagerilor decat numele sub
care este comercializat. Costul unui ESC poate afecta pretul final
al masinii, fiind situat intre 500 si 600 euro si chiar 1.000-1.500
euro, insa poate fi considerata o investitie mult mai importanta
decat cea in aerul conditionat automat sau intr-o vopsea
metalizata. Dintre marcile care utilizeaza altceva decat ESP,
putem nota Mitsubishi, cu Active Stability Control (ASC), Volvo -
Dynamic Stability and Traction Control (DSTC), Mazda si BMW -
Dynamic Stability Control (DSC), Honda - Electronic Stability
Control (ESC) si Vehicle Stability Assist (VSA), General Motors -
StabiliTrak, Nissan - Vehicle Dynamic Control (VDC), Toyota -
Vehicle Stability Control (VSC).
15
Comisia UE a anuntat intentia de a impune folosirea
obligatorie a sistemului de stabilitate incepand cu 2011, in timp ce
in SUA a fost deja adoptata o lege care prevede ca includerea
ESP in dotarea-standard a tuturor autoturismelor este obligatorie
incepand cu anul de fabricatie 2012.
Aceste decizii nu sunt intamplatoare, avand in vedere ca
studiile asupra accidentelor rutiere demonstreaza ca cel putin 40%
din totalul celor soldate cu decese sunt cauzate de deraparea
autovehiculelor si, mai mult, aproximativ 80% din totalul acestor
accidente ar fi putut fi evitate prin utilizarea sistemului ESP. Potrivit
cercetatorilor de la Universitatea Köln, in Europa ar fi putut fi
evitate, in 2007, prin folosirea pe scara larga a ESP, un numar de
4.000 de decese si 100.000 de raniti.
Scheme de montaj a ESP.
16
Fig.17 ESP cand creste presiunea.
17
Fig.18 ESP cand presiunea este constanta.
Fig.19 ESP cand scade presiunea.
Principiu de functionare a senzorului de acceleratie lateral.
18
Fig.20 Montarea senzorului. Fig.21 Schema de principiu a senzorului.
Structura senzorului: Senzorlul este în principal format din trei parti,
unul sau doi senzori de poziţie,
un receptor şi un corp compact (Fig.20).
Fig.22 Montarea senzorului pe arbore.
Principiu de functionare: Principiu de functionare se bazeaza
pe fenomenul Hall.
19
Fig.23 Principiu de functionare al senzorului.
1. Conductori;
2. Hall sensor;
3. Magneti;
4. Camp magnetic;
5. Sursa de current.
Senzorii de acceleraţie permit măsurarea acceleraţiilor
dinamice (datorate vibraţiilor) sau statice (determinate de
gravitaţie) ale unui solid după una sau mai multe direcţii.
Concluzii
AVANTAJE:
• Reducerea ratei accidentelor morltale cu pănă la 42% la
autovehiculele dotate cu sistem ESP
20
Fig.24 Reprezentarea grafica a rsiscului de accident.
21
